(57)【要約】【課題】  検出コイルを用いて磁性体試料の磁気特性を測定する磁気特性測定器において、巻線間の浮遊容量の大きい検出コイルを用いて測定された場合、その検出コイルにより検出される磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号には、しばしば減衰振動波形が含まれてしまい、正確な磁気特性の測定は困難であった。【解決手段】  あらかじめ、検出コイルにインパルスを入力し、その入力に対する検出コイルの応答出力であるインパルス応答を測定しておく。磁性体試料の計測の際には、この事前に測定されていたインパルス応答との逆畳込みを行う補正回路を用いて、検出コイルにより検出される応答信号を補正し、分布容量の影響が排除された補正信号を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体試料の磁気特性を検出する検出コイルのインパルス応答を求めるインパルス応答測定ステップと、
前記磁性体試料に測定磁界を印加する磁界印加ステップと、
前記測定磁界に対する前記磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号を前記検出コイルより検出する検出ステップと、
前記検出ステップで得られた前記応答信号を、前記インパルス応答との逆畳込みによって補正する補正ステップを含む、磁気特性測定方法。
【請求項２】
前記インパルス応答測定ステップでは、前記インパルス応答を、前記検出コイルにステップ磁界を印加した場合の応答波形から求める、請求項１記載の磁気特性測定方法。
【請求項３】
前記インパルス応答測定ステップでは、前記インパルス応答を、前記検出コイルにインパルス電流を注入した場合の応答波形から求める、請求項１記載の磁気特性測定方法。
【請求項４】
前記インパルス応答を、振幅項と指数関数項と余弦関数項と単位ステップ関数項の積からなる近似インパルス応答で近似する、請求項１記載の磁気特性測定方法。
【請求項５】
前記近似インパルス応答を、前記検出ステップにおいて検出した前記応答信号から求める、請求項４記載の磁気特性測定方法。
【請求項６】
前記近似インパルス応答を、前記応答信号の周波数分析スペクトラムから求める、請求項５記載の磁気特性測定方法。
【請求項７】
前記近似インパルス応答を、前記応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形から求める、請求項５記載の磁気特性測定方法。
【請求項８】
前記補正ステップでは、前記インパルス応答のｚ変換から求まる伝達関数を有する逆回路を構成して、前記検出ステップにおいて検出した前記応答信号を、前記逆回路を通すことによって補正する、請求項１記載の磁気特性測定方法。
【請求項９】
前記補正ステップでは、前記近似インパルス応答のｚ変換から求まる伝達関数を有する逆回路を構成して、前記検出ステップにおいて検出した前記応答信号を、前記逆回路を通すことによって補正する、請求項４記載の磁気特性測定方法。
【請求項１０】
磁性体試料に測定磁界を印加する磁界コイルと、
前記測定磁界を発生する励磁電流を前記磁界コイルに流す励磁電源と、
前記測定磁界を検出し、磁界比例電圧を出力する磁界検出部と、
前記測定磁界に対する前記磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号を出力する検出コイルと、
前記応答信号を、前記検出コイルのインパルス応答との逆畳込みによって補正し、補正信号を出力する補正部と、
前記補正信号を積分して、前記磁性体試料の磁化量に比例する磁化比例電圧を出力する積分部と、
前記磁界比例電圧と前記磁化比例電圧とを用いて、前記磁性体試料のＭ−Ｈループを表示する表示部とを備えた、磁気特性測定器。
【請求項１１】
前記補正部と前記積分部の少なくともいずれか一方をソフトウェアで実現した、請求項１０記載の磁気特性測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出コイルを用いて磁性体試料の磁気特性を測定する磁気特性測定方法及び測定器に関し、特に、検出コイルにより検出された磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号が減衰振動を伴う場合の応答信号の補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性体の磁化の検出には、一般的に検出コイルが用いられている。磁性体の磁化変化または、位置変化等によって検出コイル内部の磁束が変化するように、検出コイルを配置すると、この磁束変化に比例した起電力が検出コイルに生じる。この起電力は、磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号として検出コイルの両端より出力される。本願では、以降の記述において、この磁性体試料の磁化変化に対応する検出コイルの出力信号を応答信号と呼称する。この応答信号を検出し、積分等の信号処理をすることにより、磁化信号を得ることができる。
【０００３】
以下に、従来の磁化検出装置の中でも最も一般的であると思われる、検出コイルを用いた交流磁化検出装置の概要について、図１３を用いて説明する。図１３に示す交流磁化検出装置は、被測定試料である磁性体試料５に測定磁界を印加するための磁界コイル１ａ、１ｂ、磁界コイル１ａ、１ｂに励磁電流を供給する励磁電源２、その測定磁界によって変化する磁性体試料５の磁化を検出するための検出コイル３、この検出コイル３より出力される応答信号を積分し、積分信号を磁化比例電圧として出力する積分器４、測定磁界を検出し磁界比例電圧を出力する測定磁界検出部６、および、磁化比例電圧と磁界比例電圧をＸＹグラフとして表示する表示部７を備える。測定磁界検出部６は、一例として、磁界コイル１ａ、１ｂに流れる励磁電流を測定し、磁界比例電圧に変換しても良い。
【０００４】
励磁電源２によって磁界コイル１ａ、１ｂに交流電流を流すと、磁性体試料５には測定磁界が印加される。この測定磁界の変化に追随して磁性体試料５の磁化が変化し、検出コイル３を貫く磁束量が変化し、検出コイル３に起電力が生じ、検出コイル３の両端より応答信号が出力される。この応答信号を取り込み、積分器４で積分すると、磁化比例電圧を得ることが出来る。測定磁界検出部６で得られた磁界比例電圧を横軸に、積分器４で得られた磁化比例電圧を縦軸とし、ＸＹグラフとして表示部７に出力すれば、磁性体の磁気特性を表すヒステリシスループ（ＭＨループ）が表示される。
【０００５】
ここで、検出コイル３を貫く磁束は、磁性体試料５の磁化に起因する成分と測定磁界に起因する成分との重ねあわせであるため、磁化に起因する成分のみを抽出するための工夫が必要である。その工夫の例として、図１４に示すように、検出コイル３に対して、逆巻きかつ同巻数、同断面積の補償コイル８を検出コイル３に直列につなぎ、測定磁界に起因する成分をキャンセルさせる方法がある。
【０００６】
上述した従来の磁気特性測定器において、問題とされるのが、検出コイル３がある特定の共振周波数を有することである。これは、検出感度を上げるために、検出コイル３の巻数を多くすると、巻線間の浮遊容量が無視できなくなり、検出コイル３のインダクタンスと巻線間の浮遊容量がある周波数で共振を起こすことによる。その結果、特に、検出コイル３内の磁束変化が共振周波数以上の周波数成分を持った場合、しばしば検出コイル３の応答信号には、減衰振動波形が含まれることとなる。この振動波形が生じた際の計測結果（ヒステリシスループ）を図１５に示す。図１５に示すように、検出コイル３からの応答信号に減衰振動波形が含まれる場合、その計測結果は信頼のおけるものではなく、正確な磁気特性の測定において問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、巻線間の浮遊容量が問題となる検出コイルを用いて測定された応答信号に対して、浮遊容量の影響を補正し、より正確な磁気特性が測定できる磁気特性測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の磁気特性測定方法は、磁性体試料の磁気特性を検出する検出コイルのインパルス応答を求めるインパルス応答測定ステップと、磁性体試料に測定磁界を印加する磁界印加ステップと、測定磁界に対する磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号を検出コイルより検出する検出ステップと、検出ステップで得られた応答信号を、インパルス応答との逆畳込みによって補正する補正ステップを含む。
この方法によれば、浮遊容量の影響がある検出コイルの出力を適正に補正して、より正しい磁気特性を測定することが出来る。
請求項２記載の磁気特性測定方法のインパルス応答測定ステップでは、インパルス応答を、検出コイルにステップ磁界を印加した場合の検出コイルの応答波形から求める。
請求項３記載の磁気特性測定方法のインパルス応答測定ステップでは、インパルス応答を、検出コイルにインパルス電流を注入した場合の検出コイルの応答波形から求める。
これらの方法によれば、応答信号の補正に必要な検出コイルのインパルス応答を的確に求めることが出来る。
請求項４記載の磁気特性測定方法では、インパルス応答を、振幅項と指数関数項と余弦関数項と単位ステップ関数項の積からなる近似インパルス応答で近似する。
請求項５記載の磁気特性測定方法では、近似インパルス応答を、検出ステップにおいて検出した応答信号から求める。
請求項６記載の磁気特性測定方法では、近似インパルス応答を、応答信号の周波数分析スペクトラムから求める。
請求項７記載の磁気特性測定方法では、近似インパルス応答を、応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形から求める。
これらの方法によれば、検出コイルのインパルス応答を、減衰振幅をもつ比較的簡易な式で近似し、近似式の調整パラメーターを、実測した応答パルスの周波数分析スペクトラムあるいは減衰振動波形から求めることが出来る。その結果、通常の検出コイルに広く適用可能な近似インパルス応答を得られる。
請求項１０記載の磁気特性測定器は、磁性体試料に測定磁界を印加する磁界コイルと、測定磁界を発生する励磁電流を磁界コイルに流す励磁電源と、測定磁界を検出し、磁界比例電圧を出力する磁界検出部と、測定磁界に対する磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号を出力する検出コイルと、応答信号を、検出コイルのインパルス応答との逆畳込みによって補正し、補正信号を出力する補正部と、補正信号を積分して、磁性体試料の磁化量に比例する磁化比例電圧を出力する積分部と、磁界比例電圧と磁化比例電圧とを用いて、磁性体試料のＭ−Ｈループを表示する表示部とを備える。
この構成によれば、浮遊容量の影響がある検出コイルの応答信号を適正に補正して、より正しい磁気特性を測定することが出来る磁気特性測定器を提供できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、巻線間の浮遊容量が問題となる検出コイルを用いて測定された応答信号に対して、浮遊容量の影響を補正し、より正確な磁気特性が測定できる磁気特性測定方法および測定器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（逆畳込みの手法）
【００１１】
具体的な実施の形態の説明の前に、本発明の要となる検出コイルの出力信号に対する逆畳込みの手法について簡単に説明する。
【００１２】
検出コイルにインパルスを入力した場合、分布容量の影響により、検出コイルの応答出力には減衰振動波形が含まれることになる。このインパルス入力に対する分布容量の影響を加味した検出コイルの応答出力を、本願では、インパルス応答と呼称する。このインパルス応答は、一般的に各検出コイルに固有の波形を持つ。
【００１３】
ここで、分布容量の影響のない理想的な検出コイルを想定する。この理想的な検出コイルを、本願では理想検出コイルと呼称する。分布容量の影響がないため、この理想検出コイルの出力する応答信号は、減衰振動波形の含まれない「真」の応答信号といえる。本願発明の主題は、現実の検出コイルから出力される減衰振動波形の含まれた応答信号から、仮にコイルが理想検出コイルである場合の減衰振動波形の含まれない応答信号を近似的に推定することにある。
【００１４】
ここで、インパルス応答をｈ（ｔ）、実際の磁化反転による理想検出コイルの応答信号をｘ（ｔ）、実際の磁化反転による現実の検出コイルの応答信号をｙ（ｔ）とすると、これらの応答信号間には、「数１」の畳み込み積分が成立する。「数１」の数式中に現れる記号「＊」は、畳み込み積分を表す演算記号である。
【数１】
2007033195.tif 000003
【００１５】
一般に数値解析においては、連続関数ではなく離散系関数を用いた方が、計算が容易である。そこで「数１」を離散系関数で表すこととする。離散系におけるサンプリング周期をＴとすれば、ｔ＝ｎＴとして、連続関数ｈ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｘ（ｔ）を離散系関数ｈ（ｎ）、ｙ（ｎ）、ｘ（ｎ）と置き換えることができる。よって、「数１」を離散系関数で示せば、「数２」の畳み込み和が成立する。
【数２】
2007033195.tif 000004
【００１６】
ここで、「数２」の各項のｚ変換をＹ（ｚ）、Ｈ（ｚ）、Ｘ（ｚ）とする。ｚ変換の定義は、「数３」の通りである。ｚは離散系伝達関数で用いられる演算子であり、このｚ変換を用いることにより、離散系における過渡応答の数値解析が容易になる。
【数３】
2007033195.tif 000005
【００１７】
「数３」を用いて「数２」をｚ変換し整理すると伝達関数Ｙ（ｚ）、Ｈ（ｚ）、Ｘ（ｚ）の状態方程式「数４」を得ることができる。
【数４】
2007033195.tif 000006
【００１８】
ここで、インパルス応答Ｈ（ｚ）の逆関数を一般式で「数５」のように記述する。
【数５】
2007033195.tif 000007
【００１９】
これを「数４」に代入して整理すればＸ（ｚ）とＹ（ｚ）の関係式「数６」が得られる。
【数６】
2007033195.tif 000008
【００２０】
「数６」を逆ｚ変換して再度離散系関数で表すと、検出コイルの逆回路を表す差分方程式「数７」が得られる。「数７」の定数群ａｊ，ｂｉは、インパルス応答ｈ（ｎ）を測定しｚ変換することにより定めることができる。測定された応答信号ｙ（ｋ）を「数７」に代入することにより、理想検出コイルの応答信号ｘ（ｋ）、すなわち、浮遊容量の影響の無い検出コイルの応答信号を得ることができる。
【数７】
2007033195.tif 000009
【００２１】
（第一の実施の形態）
【００２２】
図１は、本発明の第一の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図である。本形態の磁気特性測定器は、磁性体試料１５に測定磁界を印加するための磁界コイル１１ａ、１１ｂ、この磁界コイル１１ａ、１１ｂに励磁電流を流すための励磁電源１２、測定磁界を検出し、磁界比例電圧を出力する磁界検出部１６、測定磁界に対する磁性体試料１５の磁化変化に対応する応答信号を出力する検出コイル１３、この検出コイルに生じた応答信号を検出コイルのインパルス応答との逆畳込みによって補正し、補正信号を出力する補正部１９と、補正信号を積分して磁性体試料１５の磁化量に比例する磁化比例電圧を出力する積分器１４と、磁界比例電圧と磁化比例電圧とを用いて、磁性体試料１５のＭ−Ｈループを表示する表示部１７とを備える。
【００２３】
励磁電源１２と磁界コイル１１ａ、１１ｂは、励磁電源１２からの励磁電流が磁界コイル１１ａ、１１ｂに供給されるように接続される。検出コイル１３は、磁界コイル１１ａ、１１ｂが発生する測定磁界が、ほぼ均一になる領域内（均一磁界範囲内）に配置する。また、被測定物である磁性体試料１５は、均一磁界範囲内で、かつ、その試料の磁化変化によって検出コイル１３を貫く磁束が変化するような位置に配置する。検出コイル１３から出力される応答信号は、補正部１９および積分器１４で処理されたのち表示部１７に出力され、また、磁界検出部１６からの出力も表示部に送られる。なお、磁界比例電圧、磁化比例電圧の信号レベルが低い場合は、これらの信号ラインにはプリアンプなどの信号増幅器が適宜挿入される。
【００２４】
また、磁界検出部１６での測定磁界の検出方法としては、ガウスメーターやフラックスコイルなどで測定磁界を直接検出する方法がある。また、この磁界コイル１１ａ、１１ｂによって発生する測定磁界は、磁界コイル１１ａ、１１ｂに通電される励磁電流と比例関係にあるため、この励磁電流を検出することにより、測定磁界を間接的に推定する方法もある。励磁電流の検出には、磁界コイル１１ａ、１１ｂに直列に接続されたシャント抵抗、またはカレントトランスを用いる。
【００２５】
本形態の磁気特性測定器の動作を、図２に示すフローチャートに従って説明する。
（インパルス応答測定ステップＳ１）検出コイル１３にインパルスを入力し、その入力に対する検出コイル１３のインパルス応答を測定し、その測定結果より差分方程式「数７」の定数群ａｉ、ｂｊを算出して、差分方程式「数７」を定式化する。
【００２６】
ここで、差分方程式「数７」の定数群をインパルス応答ｈ（ｎ）より求める方法を以下に示す。インパルス応答測定ステップＳ１で測定されたインパルス応答は、離散系関数で表すことにより、「数８」で示される数列で書き下すことができる。ここで、Ｍは減衰振動波形であるインパルス応答がほぼ０に収束するまでのサンプル数である。
【数８】
2007033195.tif 000010
【００２７】
「数８」をｚ変換することにより「数９」が得られる。
【数９】
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【００２８】
ここで、「数９」の逆関数は「数１０」である。
【数１０】
2007033195.tif 000012
【００２９】
「数６」と「数７」の数式間の対応関係を、「数１０」に適応すると補正のための差分方程式「数１１」が求まる。後述する補正ステップＳ４においては、この差分方程式「数１１」を用いて、逆畳込みによる応答信号の補正を行う。
【数１１】
2007033195.tif 000013
【００３０】
なお、一度得られた差分方程式「数１１」は、検出コイル１３が交換された場合や変形した場合を除き、常用的な補正式として、その後の測定時の補正に活用できる。つまり、このインパルス応答測定ステップＳ１は、一度この差分方程式「数１１」を求めてしまえば、以降はその得られた補正式を利用すればよいため、その後の計測の都度に必ずしも行う必要はない。
【００３１】
上述したインパルス応答を測定し、逆畳込みのための差分方程式を決定するまでの過程を本願では、インパルス応答測定ステップと呼称する。
【００３２】
（磁界印加ステップＳ２）磁性体試料１５に測定磁界を印加する。磁性体試料１５をセットした後、励磁電源１２から磁界コイル１１ａ、１１ｂに励磁電流を通電し、測定磁界を発生させる。なお、励磁電流は、正弦波波形の交流電流を用いるのが、一般的である。また、測定磁界が検出され、この測定磁界に比例した磁界比例電圧が表示部に出力される。測定磁界印加に関する、この一連の処理ステップを、本願では、磁界印加ステップと呼称する。
【００３３】
（検出ステップＳ３）磁性体試料１５の磁化変化に対応して検出コイル１３より出力される応答信号を検出する。磁界印加ステップＳ２で磁性体試料１５に印加された測定磁界により、磁性体試料１５の内部磁化が変化し、それに伴い、検出コイル１３内部の磁束量が変化し、検出コイル１３には起電力が発生し、磁性体試料１５の磁化変化に対応する応答信号が出力される。一般に、磁性体試料１５が薄膜などの場合、この応答信号は極めて微弱であるため、オペアンプ等の増幅器で信号を増幅する必要がある。検出コイル１３の応答信号検出のための、この一連の処理ステップを、本願では、検出ステップと呼称する。
【００３４】
（補正ステップＳ４）検出ステップＳ３にて得られた検出コイル１３の応答信号を補正する。検出コイル１３の応答信号には、分布容量の影響による減衰振動波形が含まれている。この応答信号に補正を施し、分布容量の影響がない検出コイルを用いた場合に得られるであろう応答信号を得る。補正方法として、インパルス応答測定ステップＳ１で求めた差分方程式「数１１」による逆畳込み処理を用いる。
【００３５】
より具体的には、差分方程式「数１１」に基づいた補正回路を構成して、逆畳込みを実行する。すなわち、図３は、本形態の磁気特性測定器に用いられる補正回路のブロック図である。入力端子５１より入力された応答信号ｙ（ｋ）は、増幅器５２によって、１／ｐ０倍され、加算器５３に送られる。ここでｐ０は差分方程式「数１１」中の定数である。加算器５３の出力は、遅延素子５４−１へ送られる。遅延回路５４−１へと送られた信号は、サンプリング周期Ｔの遅延を伴って、遅延回路５４−２へと出力される。この遅延回路５４−１の出力信号は、出力端子５６から出力される出力信号ｘ（ｋ）より１サンプリング時間（＝Ｔ）だけ遅れているのでｘ（ｋ−１）と表せる。遅延回路５４−１の場合と同様に、遅延回路５４−２へと送られた信号ｘ（ｋ−１）は、さらにサンプリング周期Ｔの遅延を伴って、次段の遅延回路へと信号ｘ（ｋ−２）として出力される。以下同様に、信号は、Ｍ個の遅延回路を通過し、最終段である５４−Ｍにおいては、Ｔ×Ｍだけの遅延を伴った信号ｘ（ｋ−Ｍ）が出力される。
【００３６】
各遅延回路５４−１〜Ｍより出力される遅延を伴ったＭ個の信号ｘ（ｋ−Ｎ）（Ｎは１からＭまでの整数）は、それぞれ増幅器５５−Ｎ（Ｎは１からＭまでの整数）により、ｐＮ／ｐ０倍される。ｐＮ（Ｎは１からＭまでの整数）は、差分方程式「数１１」中の定数である。その後、増幅器５５−Ｎで増幅された各信号は、加算器５３で加算され、出力端子５６より補正信号ｘ（ｋ）として出力される。
【００３７】
この応答信号に対する一連の補正処理ステップを、本願では補正ステップと呼称する。図４にこの補正を加える前後の波形を示し、この補正の効果を示す。図４において、波形Ｆは、補正前の応答信号波形であり、図３のｙ（ｋ）に相当する。分布容量の影響により減衰振動波形を含んでいることがわかる。波形Ｇは、補正回路による補正を施した後の応答信号波形（すなわち、補正信号波形）であり、図３のｘ（ｋ）に相当する。補正回路の働きにより、減衰信号波形が除去され、「真」の応答波形が得られている。
【００３８】
（積分ステップＳ５）補正ステップにより補正された応答信号、すなわち補正信号は、さらに積分処理を施される。積分には、積分器を用いる方法、または、コンピュータなどを手段として数値計算を行い、積分を行う方法がある。この積分処理によって得られた信号は、磁化と比例関係にある磁化比例電圧として、表示部に出力される。この一連の補正信号の積分するステップを、本願では、積分ステップと呼称する。
図５にこの積分処理によって得られる波形を示す。波形Ｈは、補正ステップを含まない、すなわち、従来技術に基づいた測定方法で検出された磁化比例電圧の波形である。応答信号に含まれる減衰振動波形の影響が積分後の波形にも現れている。波形Ｉは、本願発明に基づいた測定方法で検出された磁化比例電圧の波形である。波形Ｈに見られるような減衰振動波形の影響が除去されていることに注意されたい。
【００３９】
（表示ステップＳ６）積分ステップＳ５において出力された磁化比例電圧を縦軸、磁界印加ステップＳ２において出力された磁界比例電圧を横軸としてディスプレイにＸＹグラフとして表示される。一般的には、マルチチャンネルオシロスコープなどを用いて表示する。この表示結果として、ＭＨループが得られる。このＭＨループを表示するための一連の処理ステップを、本願では、表示ステップと呼称する。以上で本形態の磁気特性測定器の一連の動作が終了する。
【００４０】
（第二の実施の形態）
【００４１】
第二の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第一の実施の形態と同様であるが、本形態においては、インパルス応答測定ステップＳ１におけるインパルスの入力方法として、検出コイル１３にステップ磁界を印加する方法を用いる。
図６を用いて、本形態のインパルス応答測定ステップＳ１をより具体的に説明する。パルス磁界の発生用コイルとして、パルス磁界発生用コイル２１を用いる。パルス磁界発生用コイル２１は、そのインダクタンスを抑えるため、極力内径を小さくし、かつ、極力巻き数を少なくする。負荷のインピーダンスが低いために、電流源２２による電流供給が難しい場合は、電流源２２の出力インピーダンスにあわせて、抵抗等をパルス磁界発生用コイル２１に直列に接続する。このパルス磁界発生用コイル２１には、電流の立ち上がり特性の良い電流源２２を接続する。インパルス応答測定ステップＳ１において、この電流源２２よりステップ状の電流をパルス磁界発生用コイル２１に供給することによりステップ磁界を発生させる。ステップ磁界が加えられることにより、検出コイル２３には、インパルス状の起電力が発生し、インパルス応答を検出することが出来る。
【００４２】
（第三の実施の形態）
【００４３】
第三の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第一の実施の形態と同様であるが、本形態においては、インパルス応答測定ステップＳ１におけるインパルスの入力方法として、検出コイルにインパルス電流を供給する方法を用いる。
図７を用いて、より具体的に説明する。検出コイル３３に直列に抵抗３４を接続し、抵抗３４に並列にパルス電圧源３２を接続する。インパルス応答測定ステップＳ１においては、パルス電圧源３２よりパルス電圧を供給することにより、検出コイル３３にインパルス電流を流し、その際のインパルス応答を測定する。このインパルス応答は、検出コイル１３の浮遊容量の影響を含んでいる応答である。
【００４４】
（第四の実施の形態）
【００４５】
第四の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第一の実施の形態と同様であるが、測定動作のフローチャートが異なる。以下で、この測定の違いについて説明する。
本形態においては、図８に示されるフローチャートに従った測定動作が行われる。
（磁界印加ステップＳ１１）試料に測定磁界を印加する。この磁界印加ステップＳ１１の具体的内容は、第一の形態で説明された磁界印加ステップＳ２と同様である。
（検出ステップＳ１２）検出コイル１３より応答信号を検出する。この検出ステップＳ１２の具体的内容は、第一の形態で説明された検出ステップＳ３と同様である。
（インパルス応答測定ステップＳ１３）本形態と第一の形態との大きな違いは、以下に述べるインパルス応答測定ステップＳ１３にある。本形態では、検出ステップＳ１２で検出した応答信号より近似インパルス応答を算出し、逆畳込みの処理に用いる。
【００４６】
インパルス応答の波形は、「数１２」で示される振幅項と指数関数項と余弦関数項と単位ステップ関数項の積からなる近似式で近似できる。図９にインパルス応答波形と「数１２」より得られる近似波形とを重ねてあわせて示す。波形Ｄは実際の測定によって得られたインパルス応答であり、波形Ｅは、これを「数１２」で近似したものである。この図の示すとおり、「数１２」で示されるインパルス応答の近似式を用いれば、精度よくインパルス応答波形の近似値を得ることができる。また、検出ステップＳ１２で検出された応答信号には、分布容量の影響による減衰振動波形が含まれているが、この減衰振動波形は、検出コイルのインパルス応答波形と近似性がある。すなわち、応答信号に含まれる減衰振動波形に、インパルス応答の近似式「数１２」をフィッティングすることにより、近似的なインパルス応答を得ることができる。本願では、この近似的なインパルス応答を近似インパルス応答と呼称する。この手法によれば、「数１２」が示すように、振動の周期を決める特性値ωと減衰の時定数であるαの２値によって、検出コイル１３のインパルス応答特性を近似的に表すことができる。なお「数１２」において、ｕ（ｎ）はステップ関数（ｎ＜０でｕ（ｎ）＝０，ｎ＞＝０でｕ（ｎ）＝１である関数）、ＴはＡＤ変換のサンプリング周期、Ａ０はインパルス入力の大きさに比例する初期振幅を示す。インパルス応答測定ステップＳ１３では、検出ステップＳ１２で検出された応答信号を「数１２」にフィッティングして近似インパルス応答を求め、求められた近似インパルス応答より、補正のための差分方程式を求める。以下にこの差分方程式の算出方法を記述する。
【数１２】
2007033195.tif 000014
【００４７】
インパルス応答の近似式「数１２」をｚ変換することにより「数１３」が得られる。
【数１３】
2007033195.tif 000015
【００４８】
「数１３」の逆関数は「数１４」で表される。なお、「数１４」では、後の差分方程式の導出のために、定数定義により「数５」に対応する式形に書き換えている。
【数１４】
2007033195.tif 000016
【００４９】
よって、「数６」と「数７」の数式間の対応関係を、「数１４」に適応すると補正のための差分方程式「数１５」が求まる。後述する補正ステップＳ１６においては、この差分方程式「数１５」を用いて、応答信号の逆畳込み処理を行う。差分方程式「数１５」の定数群は、インパルス応答の近似式「数１２」の定数ωおよびαより簡単に算出できる。ここで得られた差分方程式「数１５」は検出コイル１３が交換された場合や変形した場合を除き、常用できる式として、その後の補正に利用できる。つまり、このインパルス応答測定ステップＳ１３は、一度この差分方程式「数１５」を求めておけば、以降はその得られた差分方程式「数１５」を利用すればよいため、その後の計測の都度に必ずしも行う必要はない。
【数１５】
2007033195.tif 000017
【００５０】
（磁界印加ステップＳ１４）実際の磁性測定に移るため、再び試料に測定磁界を印加する。この磁界印加ステップＳ１１の具体的内容は、第一の形態で説明された磁界印加ステップＳ２と同様である。
（検出ステップＳ１５）検出コイル１３より応答信号を検出する。この検出ステップＳ１２の具体的内容は、第一の形態で説明された検出ステップＳ３と同様である。
【００５１】
（補正ステップＳ１６）検出ステップＳ１５にて得られた応答信号に対して補正を施し、分布容量の影響がない検出コイルを用いた場合と同等の応答信号を得る。補正方法として、インパルス応答測定ステップＳ１３で求めた差分方程式「数１５」による逆畳込み処理を用いる。
【００５２】
より具体的には、差分方程式「数１５」に基づいた補正回路を構成して、逆畳込みを実行する。すなわち、図１０は、本形態の磁気特性測定器に用いられる補正回路のブロック図である。入力端子６１より入力された応答信号ｙ（ｋ）は、遅延回路６２−１へ送られる。遅延回路６２−１へと送られた信号は、サンプリング周期Ｔの遅延を伴って、遅延回路６２−２へと出力される。この遅延回路６２−１の出力信号は、出力端子６１から入力される入力信号ｙ（ｋ）より１サンプリング時間（＝Ｔ）だけ遅れているのでｙ（ｋ−１）と表せる。遅延回路６２−１の場合と同様に、遅延回路６２−２へと送られた信号ｙ（ｋ−１）は、サンプリング周期Ｔの遅延を伴って、遅延回路６２−２より信号ｙ（ｋ−２）として出力される。次に、入力信号ｙ（ｋ）、遅延回路からの出力ｙ（ｋ−１）および、ｙ（ｋ−２）は、それぞれ、増幅器６３−１、６３−２、６３−３によって、ａ０倍、ａ１倍、ａ２倍される。ここで、ａ０、ａ１、ａ２は、差分方程式「数１５」中の定数である。次に、増幅器６３−１、６３−２、６３−３によって増幅された信号は、加算器６４でそれぞれ加え合わされ、加算器６５へ出力される。
【００５３】
加算器６５からの出力は、遅延回路６６によって、サンプリング周期Ｔの遅延を伴って、増幅器６７へと出力される。遅延回路６６からの出力は、出力端子６８から出力される出力信号ｘ（ｋ）より１サンプリング時間（＝Ｔ）だけ遅れているのでｘ（ｋ−１）と表せる。増幅器６７へと出力された信号ｘ（ｋ−１）は、増幅器６７によって（−ｂ１）倍され、加算器６５へと出力される。加算器６５は、加算器６４からの出力、すなわちａ０・ｙ（ｋ）＋ａ１・ｙ（ｋ−１）＋ａ２・ｙ（ｋ−２）と、増幅器６７からの出力、すなわち（−ｂ１）・ｘ（ｋ−１）を加算して出力端子６８より出力する。
【００５４】
（積分ステップＳ１７）補正ステップにより補正された応答信号、すなわち補正信号ｘ（ｋ）は、さらに積分処理を施される。この積分ステップＳ１７の具体的内容は、第一の形態で説明された積分ステップＳ５と同様である。
（表示ステップＳ１８）積分ステップＳ１７において出力された磁化比例電圧を縦軸、磁界印加ステップＳ２において出力された磁界比例電圧を横軸としてディスプレイにＸＹグラフとして表示される。
【００５５】
（第五の実施の形態）
【００５６】
第五の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第四の実施の形態と同様であるが、本形態においては、インパルス応答測定ステップＳ１３における、応答信号からの近似インパルス応答の算出方法として、応答信号の周波数分析スペクトラムを用いる。以下で、この手法を図１１を用いて示す。応答信号４１に、ＦＦＴ等の処理４２を施し、応答信号の周波数分析スペクトラム４３を得る。応答信号４１には、検出コイル１３の浮遊容量による減衰振動波形が含まれているため、周波数分析スペクトラム４３は、この検出コイル１３の共振周波数ｆにピークを持つ。この共振周波数ｆの２π倍は、近似インパルス応答の式「数１２」におけるωに相当する。この手法により、「数１２」の２定数ω、αのうち一方が求まるため、近似インパルス応答を求めるためのフィッティングが容易になる。
【００５７】
（第六の実施の形態）
【００５８】
第六の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第四の実施の形態と同様であるが、本形態においては、インパルス応答測定ステップＳ１３における、応答信号からの近似インパルス応答の算出方法として、応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形を用いる。この手法を、図１２を用いて示す。図１２は、応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形を図示したものである。この減衰振動波形より、近似インパルス応答「数１２」の２定数ω、αを求めることができる。まず、減衰振動波形がｙ＝０の軸と交わる点、すなわちゼロクロス点の間隔Ａより、ω＝２π／２Ａとしてωの値を求めることが出来る。また、第一のピークのピーク値をＢ、第二のピークのピーク値をＣとすれば、α＝（ｌｎ（Ｂ）−ｌｎ（Ｃ））／２Ａとして、各減衰振動のピークの推移よりαを求めることが出来る。ここに、ｌｎ（Ｘ）は、変数Ｘに対する自然対数関数である。よって、応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形より、容易に近似インパルス応答を算出することが可能である。
【００５９】
以上の６つの実施形態において、補正ステップ、積分ステップ、表示ステップ等々をコンピュータに実行させるためのソフトウェアを用いれば、本願発明に関わる多くの機能をコンピュータに担わせることが可能である。コンピュータにてこれらのステップを実行するためには、ＡＤ変換を行ってアナログ信号をデジタル信号に変換し、これをコンピュータに取り込む必要がある。ＡＤ変換には、コンピュータに内蔵可能なＡＤ変換ボードを用いる。
【００６０】
補正ステップにおいては、逆畳込みのための差分方程式をコンピュータによる数値計算で解くことにより、図３、図１０に示される補正回路と同様の補正を応答信号に対し行うことができる。
【００６１】
積分ステップにおいては、補正ステップで得られた補正信号に対し、コンピュータによる数値積分を施すことにより、アナログ積分器で積分した場合と同様の積分結果を得ることができる。
【００６２】
表示ステップにおいては、ＡＤ変換でコンピュータに取り込まれた磁界比例電圧、磁化比例電圧をコンピュータに接続されたディスプレイ上にＸＹグラフとして表示すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本願発明の装置構成
【図２】本願発明の測定動作フロー１
【図３】インパルス応答より求まる補正回路
【図４】補正の効果
【図５】補正後の積分結果
【図６】ステップ磁界によるインパルス応答測定
【図７】インパルス電流によるインパルス応答測定
【図８】本願発明の測定動作フロー２
【図９】「数１２」によるインパルス応答の近似
【図１０】近似インパルス応答を用いた補正回路
【図１１】周波数分析スペクトラムを用いた近似インパルス応答の算出
【図１２】応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形
【図１３】従来技術
【図１４】補償コイルを用いた検出コイルの形状
【図１５】減衰振動波形の含まれたＭＨループ
【符号の説明】
【００６４】
１ａ，１ｂ  磁界コイル
２  励磁電源
３  検出コイル
４  積分器
５  磁性体試料
６  測定磁界検出部
７  表示部
８  補償コイル
１１ａ，１１ｂ  磁界コイル
１２  励磁電源
１３  検出コイル
１４  積分器
１５  磁性体試料
１６  測定磁界検出部
１７  表示部
１９  補正部
２１  パルス磁界発生用コイル
２２  電流源
２３  検出コイル
３１ａ，３１ｂ  磁界コイル
３２  パルス電圧源
３３  検出コイル
３４  抵抗
３５  補正部
４１  応答波形
４２  ＦＦＴ等の信号処理
４３  周波数分析スペクトラム
５１  入力端子
５２  増幅器
５３  加算器
５４−１，５４−２，５４−Ｍ  遅延回路
５５−１，５５−２，５５−Ｍ  遅延回路
５６  出力端子
６１  入力端子
６２−１，６２−２  遅延回路
６３−１，６３−２，６３−３  増幅器
６４  加算器
６５  加算器
６６  遅延回路
６７  増幅器
６８  出力端子
【図１】
2007033195.tif 000018
【図２】
2007033195.tif 000019
【図３】
2007033195.tif 000020
【図４】
2007033195.tif 000021
【図５】
2007033195.tif 000022
【図６】
2007033195.tif 000023
【図７】
2007033195.tif 000024
【図８】
2007033195.tif 000025
【図９】
2007033195.tif 000026
【図１０】
2007033195.tif 000027
【図１１】
2007033195.tif 000028
【図１２】
2007033195.tif 000029
【図１３】
2007033195.tif 000030
【図１４】
2007033195.tif 000031
【図１５】
2007033195.tif 000032